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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 AHP분석 기법을 활용하여 설계자나 기술자의 경험을 정량화하여 공법 선택 시 고려되는 변수들의 중요도 순위를 부여함으로서 공법 선택에 전문가의 의견이 반영되는 AHP기법을 활용한 공법선정 방법을 제시하고자 한다. 이러한 과정을 검증하기 위하여 지붕방수공법 선정에 AHP기법을 적용하여 설계자나 기술자의 경험을 정량화하여 공법 선택 시 적용되는 항목(변수)들의 중요도를 결정함으로서 경험을 정량화하여 공법을 선택하는 기준으로의 활용 가능성을 알아보고자 한다.
- 본 연구는 지붕방수공법에서 주로 사용되는 아스팔트 방수, 시트방수, 도막방수 공법을 대상으로 계층분석기법을 활용하여 설계 전문가, 시공 전문가, 그리고 유지관리 전문가의 견해의 차를 정량적인 수치로 조사하였으며, LCC(생애주기비용)평가와 비교 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 AHP분석 기법을 활용하여 설계자나 기술자의 경험을 정량화하여 공법 선택 시 고려되는 변수들의 중요도 순위를 부여함으로서 공법 선택에 전문가의 의견이 반영되는 AHP기법을 활용한 공법선정 방법을 제시하고자 한다. 이러한 과정을 검증하기 위하여 지붕방수공법 선정에 AHP기법을 적용하여 설계자나 기술자의 경험을 정량화하여 공법 선택 시 적용되는 항목(변수)들의 중요도를 결정함으로서 경험을 정량화하여 공법을 선택하는 기준으로의 활용 가능성을 알아보고자 한다. 이러한 과정을 통하여 향후 정량적으로 분석이 가능한 투입원가나 생애주기비용 등에 의해 선정되는 공법과 설계자나 기술자의 경험에 의한 선택의 결과를 비교함으로서 좀 더 합리적인 공법의 선택이 가능할 수 있을 것이다.
제안 방법
- 최적의 지붕방수공법 선정을 위한 연구를 진행하기 위해 설계자(5명), 시공자(5명), 유지관리자(5명)을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 1차 설문조사기간(설계자)은 2009년 10월 둘째 주, 2차 설문조사기간(시공자)은 2009년 10월 넷째 주, 3차 설문조사기간(유지관리자)은 11월 둘째 주에 시행하여 총 4주간에 걸쳐 설문조사를 실시하였다. 설문에 응답한 전문가는 경력이 최소 5년 이상의 전문가로서 해당분야의 실무에 경험이 많은 자를 대상으로 하였으며, 각 설문 응답자별 경력 현황은 Table 6에 제시된 바와 같다.
- Level 1에서는 경제적 측면, 성능적인측면, 기술적인측면으로 구성하였고[21], Level 2는 13가지 항목으로 구분하였는데 구체적인 항목은 Table 7에 제시된 바와 같다. 경제적인 측면에 3가지 항목, 성능적인 측면에 5가지 항목, 기술적인 측면에 5가지 항목으로 구성하여 대안 공법인 시트 방수, 아스팔트방수, 도막방수 3가지 방수 공법에 대한 가중치 분석을 실시하였다(Table 7 참조).
- 둘째, AHP기법을 적용하기 위하여 이론적 고찰 및 전문가들의 사전면담을 통하여 방수공법선정에 영향을 미치는 요소들을 선정하여 AHP 모형을 구성하였다.
- 또한 각 공법별 1차적 평가항목 을 도출하고 방수공법의 장단점 및 특성을 반영하기 위하여 설계자, 시공자, 유지관리자 세 분야의 전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였는데, 유지관리 분야는 유지관리 분야 전문가를 사전 면담한 결과 방수공법에 대한 특별한 지식이나 경험을 가진 전문가가 별도로 없고 유지관리 단계에서도 방수전문건설업체에서 방수에 대한 유지·보수 업무를 수행하는 것으로 조사되어 방수전문건설업체의 책임자에게 설문을 실시하였다.
- 본 연구를 수행한 연구절차는 Figure 1에 제시된 바와 같으며, 우선 이론적 고찰을 통하여 의사결정기법의 하나인 AHP기법, 그리고 지붕방수공법, 그리고 공법선정에 영향을 미치는 요소들에 대하여 파악하였다. 본 연구에서 수행한 연구 구체적으로 기술하면 Figure 1과 같다.
- 1이상이면 일관성이 부족한 것으로 재검토가 필요시 된다. 본 연구에서 사용한 EC2000 프로그램에서는 쌍대비교행렬의 가중치를 도출할 때 자동적으로 일관성 비율을 계산하여 가장 모순된 값을 찾아 일관되는 값으로 변환해주는 Best Fit2) 기능이 있으므로 Best Fit 기능을 통해 일관성을 검증하였다.
- 본 연구에서는 모든 지붕방수공법을 모두 적용하기 보다는 건축물의 지붕층(옥상)방수 중 사용빈도가 높은 아스팔트방수, 시트방수, 그리고 도막방수공법으로 범위를 한정지어 연구를 진행하였다[5]1). 또한 각 공법별 1차적 평가항목 을 도출하고 방수공법의 장단점 및 특성을 반영하기 위하여 설계자, 시공자, 유지관리자 세 분야의 전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였는데, 유지관리 분야는 유지관리 분야 전문가를 사전 면담한 결과 방수공법에 대한 특별한 지식이나 경험을 가진 전문가가 별도로 없고 유지관리 단계에서도 방수전문건설업체에서 방수에 대한 유지·보수 업무를 수행하는 것으로 조사되어 방수전문건설업체의 책임자에게 설문을 실시하였다.
- 계층분석법은 의사결정 문제의 계층적 구조화를 수립하고 다음으로 목적, 기준, 대안 대안의 관계적 측면에서 쌍대비교법(Pairwise Comparison Method)을 이용하여 정방행렬의 자료표를 작성하며, 고유 벡터방법을 이용하여 계층별로 얻어진 기준들의 상대적 중요도를 결합시켜 대안들의 우선순위를 결정하는 3단계로 구성되어 있다. 의사결정 문제의 계층 구조화 모델을 도표화 하였다(Figure 2 참조).
- 셋째, 구축된 AHP 모형을 본 연구에 적용하는 단계로 전문가들의 의견을 조사하여 Expert Choice를 이용하여 가중치분석을 실시하였다. 이와 같이 분석된 가중치에 의해 최적의 방수공법을 선정하여 LCC분석을 통하여 선정된 최적 방수공법과 비교를 하였다.
- AHP는 목표 값들 사이의 중요도를 계층적으로 나누어 파악함으로서 각 대안의 중요도를 산출하는 기법으로서, 다수의 목표·평가기준·의사결정주체가 포함되어 있는 의사결정 문제를 계층화하여 해결하는데 적합한 기법이다. 즉, 주어진 의사 결정 문제를 계층화한 후, 상위 계층에 있는 한 요소의 관점에서 직계 하위계층에 있는 요소들의 쌍대비교(Pairwise Comparison)를 통해 상대적 중요도 또는 가중치를 구함으로서 하위 계층에 있는 대안의 우선순위를 구하는 것이다.
- 첫째, 공법선정과 AHP 분석에 관한 기존 연구를 문헌조사를 통하여 실시하였으며, 또한 본 연구에서 의사결정 분야에 해당되는 방수공법에 대한 조사를 실시하였다.
- 최적의 지붕방수공법 선정을 위한 연구를 진행하기 위해 설계자(5명), 시공자(5명), 유지관리자(5명)을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 1차 설문조사기간(설계자)은 2009년 10월 둘째 주, 2차 설문조사기간(시공자)은 2009년 10월 넷째 주, 3차 설문조사기간(유지관리자)은 11월 둘째 주에 시행하여 총 4주간에 걸쳐 설문조사를 실시하였다.
대상 데이터
- 1차 설문조사기간(설계자)은 2009년 10월 둘째 주, 2차 설문조사기간(시공자)은 2009년 10월 넷째 주, 3차 설문조사기간(유지관리자)은 11월 둘째 주에 시행하여 총 4주간에 걸쳐 설문조사를 실시하였다. 설문에 응답한 전문가는 경력이 최소 5년 이상의 전문가로서 해당분야의 실무에 경험이 많은 자를 대상으로 하였으며, 각 설문 응답자별 경력 현황은 Table 6에 제시된 바와 같다.
데이터처리
- 각 분야의 전문가 들이 응답한 결과의 일관성을 검증하기 위해 각 단계별 검정 통계량(Consistency Ratio)을 산출하였다. CR값이 0의 값을 갖는다는 것은 응답자가 완전한 일관성을 유지하며 설문에 응하였음을 의미한다.
- 셋째, 구축된 AHP 모형을 본 연구에 적용하는 단계로 전문가들의 의견을 조사하여 Expert Choice를 이용하여 가중치분석을 실시하였다. 이와 같이 분석된 가중치에 의해 최적의 방수공법을 선정하여 LCC분석을 통하여 선정된 최적 방수공법과 비교를 하였다.
- 3단계는 의사결정 요소의 상대적 가중치를 평가하기 위해 제 2단계에서 명시된 매트릭스의 고유치(Eigenvalue)문제를 해결하는 단계이다. 의사결정 요소들의 상대적 가중치를 추정하고, 응답자의 전문성에 대한 신뢰도를 측정하기 위해 일관성 비율 (Consistency Ratio : CR)을 검증한다. 상대적 가중치는 일반적으로 고유벡터(Eigenvector)를 이용하여 중요도를 산출하며, 일관성 비율은 일반적으로 CR값이 0.
이론/모형
- 공법 선택 시 적용되는 변수들에 대한 중요도를 파악하고 설계자, 기술자들의 경험을 정량화하였다. 건축물의 지붕방수 공법으로 그 대상을 선정하였으며, 이를 분석하기 위해 AHP 기법을 적용하였다.
- AHP 에서는 일관성을 검정하기 위해서 평균 무작위지수(Random Index ; RI) 또는 난수지수라는 것을 사용하는데 Saaty[19]가 제시하는 RI 값은 9점 척도를 이용하여 표본크기를 100으로 하여 무작위로 만들어낸 역수행렬의 일관성지수갑의 평균값으로 역수행렬의 차원1에서 15까지의 값을 제시하였다(Table 4 참조). 따라서 일관성을 검정하기 위해 일관성 지수를 평균무작위지수로 나눈 일관성비율(Consistency Ratio ; CR)을 사용한다. 일관성에 대한 가설과 검정통계량은 Table 5와 같다.
- 본 연구는 합리적인 지붕방수 공법 선정을 위해 AHP 기법을 활용하였다. 공법 선택 시 적용되는 변수들에 대한 중요도를 파악하고 설계자, 기술자들의 경험을 정량화하였다.
성능/효과
- 각 공법별 가중치를 살펴본 결과 설계 전문가의 경우 시트방수 공법이 가장 높았고, 아스팔트 방수, 도막방수 순이었다. 시공 전문가와 유지관리 전문가들은 동일하게 도막방수공법에 대한 가중치가 가장 높았으며, 다음으로 아스팔트 방수, 시트방수 순으로 나타났다.
- Table 15에서 확인할 수 있는 바와 같이 시공전문가와 유지관리 전문가의 경우는 도막방수를 1순위로 평가를 하고, 설계 전문가의 경우는 시트방수를 1순위로 평가하였다. 그리고 생애주기비용으로 분석한 결과는 아스팔트방수가 가장 저렴한 것으로 평가되었다. 이와 같이 공법의 선택을 단순히 경제적인 측면에 의해서 선택하기를 어려우며, 성능적, 기술적 측면을 동시에 고려하여 선택하는 것이 오히려 건축물의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
- 세 분야 전문가들은 모두 공통적으로 방수공법의 주목적이라고 할 수 있는 물의 통제 및 침입을 막기 위한 성능적 측면을 가장 우선시 여기고 있었다. 또한 설계 전문가와 유지관리 전문가들은 기술적인 측면을 경제적인 측면보다 우선시 여기고 있었지만 시공자들은 경제적인 측면을 기술적인 측면보다 우선시 여기고 있음을 설문분석을 통해 확인할 수 있었다.
- 본 연구에서 확인 할 수 있는 바와 같이 공법선정의 경우 생애주기비용과 같은 경제적인 측면만을 고려하여 공법을 선택하는 것 보다는 경제적 측면, 성능적 측면, 유지관리 측면 등을 복합적으로 고려하여 선택하는 것이 합리적일 것으로 사료된다.
- 설계 전문가들의 대안별 가중치 산정결과 시트 방수, 아스팔트 방수, 도막 방수 순으로 대안별 가중치가 조사되었다. 대안별 가중치는 Table 9와 같다.
- 설계 전문가의 평가항목 가중치를 산정하여 우선순위를 산정하였는데, 상위기준에서는 성능적 측면, 기술적 측면, 경제적 측면 순으로 가중치가 높은 것으로 분석되었으며, 세부항목인 13가지를 상위기준으로 한번, 중위기준으로 한번, 하위기준으로 총 3번의 순위를 산정하였다.
- 세 분야 전문가들은 모두 공통적으로 방수공법의 주목적이라고 할 수 있는 물의 통제 및 침입을 막기 위한 성능적 측면을 가장 우선시 여기고 있었다. 또한 설계 전문가와 유지관리 전문가들은 기술적인 측면을 경제적인 측면보다 우선시 여기고 있었지만 시공자들은 경제적인 측면을 기술적인 측면보다 우선시 여기고 있음을 설문분석을 통해 확인할 수 있었다.
- 시공 전문가들의 대안별 가중치는 도막 방수, 아스팔트 방수, 시트 방수 순으로 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 도막방수의 경우 시공이 간편하고 공기를 단축할 수 있는 장점 때문이라고 판단된다(Table 11참조).
- 각 공법별 가중치를 살펴본 결과 설계 전문가의 경우 시트방수 공법이 가장 높았고, 아스팔트 방수, 도막방수 순이었다. 시공 전문가와 유지관리 전문가들은 동일하게 도막방수공법에 대한 가중치가 가장 높았으며, 다음으로 아스팔트 방수, 시트방수 순으로 나타났다. 따라서 현장시공 등을 고려할 경우는 시공과 유지관리의 용이성을 높게 평가하고 있는 것으로 사료된다.
- 시공자 주용평가항목 우선 순위를 분석한 결과 성능적 측면, 경제적 측면, 기술적 측면 순으로 가중치가 높게 나타난 것을 확인할 수 있었으며(Table 10 참조), 시공 전문가 또한 설계 전문가들과 동일하게 방수의 근본적인 목적인 물을 통제하는 성능적인측면을 가장 우선시하였다. 설계 전문가와 다른 점은 경제적인 측면이 2순위로 산정되었으며 시공자입장에서는 공사를 진행함에 있어 원가관리와 공정 관리에 예민하게 반응하기 때문에 경제적 측면이 설계 전문가의 응답결과보다 높은 순위를 차지하는 것으로 사료된다(Table 10참조).
- 유지관리 전문가 설문조사 결과에서 상위기준의 순위를 살펴보면 성능적 측면, 기술적 측면, 경제적 측면 순으로 가중치가 높은 것으로 나타났으며(Table12 참조), 이는 설계 전문가와 동일한 순위이었다. 유지관리자의 입장에서는 시설물 완벽시공을 목표로 방수의 균열 및 들뜸을 방지하기 위해 성능적 측면과 기술적 측면을 우선시 여기고 있다고 할 수 있다.
후속연구
- 이와 같은 이유로 적정한 방수공법을 선택하고자 할 경우 방수공법과 재료의 성능, 시공기술, 유지관리, 경제성 등을 설계단계부터 종합적으로 검토하기 위해서는 체계적인 의사결정과 LCC 개념의 장기적인 경제성 평가가 수반되어야 한다[3]. 또한 신축건물의 설계시 유지관리에 대한 고려가 없이는 건축물의 수명연장을 기대할 수 없다. 이에 유지관리 성능을 확보하고 설계단계부터 효과적인 유지관리가 이루어질 수 있도록 해야 한다[4]
- 이러한 과정을 검증하기 위하여 지붕방수공법 선정에 AHP기법을 적용하여 설계자나 기술자의 경험을 정량화하여 공법 선택 시 적용되는 항목(변수)들의 중요도를 결정함으로서 경험을 정량화하여 공법을 선택하는 기준으로의 활용 가능성을 알아보고자 한다. 이러한 과정을 통하여 향후 정량적으로 분석이 가능한 투입원가나 생애주기비용 등에 의해 선정되는 공법과 설계자나 기술자의 경험에 의한 선택의 결과를 비교함으로서 좀 더 합리적인 공법의 선택이 가능할 수 있을 것이다.
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